Фізичні властивості рідин

Фізичні властивості рідин. Поняття ідеальної рідини.

Рідиною називається фізичне тіло здатне зберігати об’єм, але не здатне самостійно тримати форму. Перша властивість наближає рідину до твердого тіла, а друга – до газу.

Рідини поділяються на два класи:

– стисливі рідини або газоподібні (гази);

– нестисливі рідини або краплинні рідини.

Гази – заповнюють увесь наданий їм об’єм, не утворюють вільної поверхні, легко змінюють об’єм під час розширення або стискання, чинять малий опір зсуву (нев’язкі). Їх густина значно змінюється зі зміною температури і тиску.

Краплинні рідини – утворюють вільну поверхню (границя між рідиною і навколишнім середовищем); майже не змінюють свого об’єму при деформаціях.

Найважливішими властивостями рідин є:

а) густина; б) в’язкість; в) стисливість.

Густиною ρ називається відношення маси тіла до його об’єму.

; розмірність густини

Густина краплинної рідини незначно змінюється при зміні тиску та температури.

Стисливість – властивість рідини змінювати свій об’єм при зміні тиску.

Стисливість краплинних рідин дуже незначна і тому у більшості практичних задач стисливістю нехтують, рідину називають нестисливою, а її густину приймають постійною – .

Густина води досягає максимального значення при .

Густина газів переважно значно змінюється зі зміною температури та тиску. Повітря при температурі та нормальному атмосферному тиску має густину (це значення можна використовувати для наближених технічних розрахунків).

Питома вага γ – це вага одиниці об’єму рідини

; розмірність у системі СІ

Згідно з другим законом Ньютона

В’язкість – властивість рідини створювати опір відносному руху (зсуву) частинок рідини, тобто зміні форми чи об’єму рідини.

Рис.1.1

Розглянемо рух рідини паралельними шарами (рис.1.1), відстань між якими становить dy. Нехай швидкість довільного шару дорівнює u, а швидкість сусіднього шару – на du більша. Тоді величина називається градієнтом швидкості і характеризує зміну швидкості (при переході від шару до шару) на одиницю довжини відстані між шарами.

Ньютон встановив, що сила тертя τ, яка припадає на одиницю площі, є прямо пропорційною в’язкості, густині та градієнту швидкості

(1.1)

ν – кінематична в’язкість (або кінематичний коефіцієнт в’язкості), що визначається як відношення динамічного коефіцієнта в’язкості до густини рідини .

– називають динамічною в’язкістю.

Величина τ за фізичною суттю завжди додатна; тому у рівнянні (1.1) стоїть знак залежно від напрямку ; розмірність ; розмірності ν та μ

В’язкість залежить від температури і практично не змінюється зі зміною тиску (вплив тиску на в’язкість краплинних рідин проявляється тільки при високих його значеннях). Із підвищенням температури в рідині посилюється молекулярний рух, порушуються зв’язки між молекулами і в’язкість її суттєво зменшується, а в газах – навпаки, в’язкість зростає. Внаслідок того, що густина води у сотні разів перевищує густину газів, то й кінематична в’язкість води значно менша від кінематичної в’язкості газів ().

Для води:

; ; ;

; ; ;

; ;

При орієнтовних розрахунках для води можна прийняти ν≈1 мм²/с.

Для повітря:

; ;

; ;

Дата добавления: 2014-01-11